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双光子光折变介质中Manakov孤子的理论研究

曲欢  
【摘要】: 当光折变介质中的非线性效应恰好与光束的衍射效应相互平衡时,介质中可以形成形状保持不变的光折变空间光孤子。与其他类型的空间光孤子相比,光折变空间光孤子的形成仅需毫瓦量级甚至更低的入射功率即可实现;在光折变材料中形成空间光孤子的同时,波导在其中形成并存储下来,该波导可以无损耗地传输光束,因此光折变空间光孤子在光学信息处理、光学双稳、光波导、光互联等许多方面具有广阔的应用前景。基于理论和实验研究的可行性,光折变空间光孤子近年来已成为非线性光学领域的研究热点。 本论文基于Castro-Camus模型的双光子光折变效应理论,对外加电场情况下的非光伏双光子光折变介质以及无外加电场时的双光子光伏光折变介质中的Manakov孤子进行了理论研究。 基于Castro-Camus模型的双光子光折变效应理论以及非相干耦合空间孤子对的理论,推导出两束偏振方向和波长都相同的、共线传播的非相干耦合光束入射双光子光折变晶体中以后,既考虑外加电场又考虑光伏电场的作用时材料中的空间电荷场的表达式。 从双光子光折变空间光孤子理论出发,研究了两束非相干耦合光束在有外加电场的非光伏光折变介质中的演化规律,理论证实了在有外加电场的非光伏双光子光折变介质中的亮-亮、暗-暗、亮-暗Manakov孤子的存在,并讨论了这几种孤子对类型的形成与外加电场的关系。 推导出了稳态开路情况下双光子光伏光折变介质中的亮-亮、暗-暗、亮-暗Manakov孤子的解析解,并讨论了这三种孤子组态的产生与光伏电场的关系。并分别分析了非光伏双光子光折变介质和双光子光伏光折变介质中Manakov孤子的传输特性,研究了两种介质中孤子的无量纲强度分布和孤子宽度等函数在取定不同参数时的变化规律。


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